過去要進(jìn)行眼圖模板測試，工程師是用油筆在模擬示波器的顯示屏上繪制一個(gè)模板。接下來，他們需要用時(shí)鐘信號觸發(fā)示波器，調(diào)長跡線存續(xù)時(shí)間，如果略圖內(nèi)部是暗色，則信號通過測試。后來，就在實(shí)時(shí)和等時(shí)數(shù)字示波器中使用了定義良好的模板。模板內(nèi)的亮點(diǎn)像素是不好的情況?，F(xiàn)代模板測試規(guī)定了大量波形中允許的最大“觸碰”數(shù)。

雖然眼圖模板測量提供了一種快速判斷發(fā)送器是否工作的方法，但對于唯一重要的事：誤碼率（BER，比特錯(cuò)誤數(shù)與總傳輸比特?cái)?shù)之比），卻沒提到多少。圖1顯示了一個(gè)眼圖中的模板，其中沒有波形進(jìn)入模板。

圖1：沒有故障的眼圖模板測試。眼圖由Teledyne LeCroy提供，綠色模板由Ransom Stephens繪制。

Teledyne LeCroy的Marty Miller在DesignCon 2018發(fā)言中提出了一種巧妙的觀點(diǎn)——將眼圖模板測量與BER輪廓（contour）測量關(guān)聯(lián)起來。

BER輪廓

BER輪廓就像顯示等高線輪廓的地形圖。 BER輪廓測量顯示具有相同BER輪廓的眼圖。

圖2 ：BER輪廓圖，不變的顏色表示BER（t、V）恒定的區(qū)域。圖片由Teledyne-LeCroy提供。

也可以將它們想成是一個(gè)三維浴缸圖。在浴缸圖（圖3）中，BER是采樣點(diǎn)時(shí)間延遲位置BER（t）的函數(shù)。BER輪廓包括時(shí)延和電壓（或功率）兩種情況下采樣點(diǎn)不同位置的BER變化，BER輪廓是BER（t、V）=常數(shù)的解。

圖3：浴缸圖，BER（t）是采樣點(diǎn)的函數(shù)。由Ransom Stephens繪圖。

Miller博士指出，實(shí)際采樣器的BER不是任何點(diǎn)（t、V）的BER，它不是BER輪廓邊沿或BER輪廓內(nèi)某點(diǎn)的BER。相關(guān)的BER是采樣器時(shí)序分辨率和電壓靈敏度所包含的總BER。

接收機(jī)的帶寬設(shè)定了時(shí)序分辨率——采樣一個(gè)比特所需的時(shí)間——也就是我們所說的建立和保持時(shí)間。電壓靈敏度是采樣器能可靠區(qū)分的邏輯1和0之間的最小峰-峰值電壓擺幅。用采樣器的時(shí)序分辨率給出的半長軸和電壓靈敏度給出的半短軸畫一個(gè)小橢圓，采樣器分辨率/靈敏度的實(shí)際幾何結(jié)構(gòu)是變化的，但顯而易見的猜測是橢圓結(jié)構(gòu)。高速串行應(yīng)用中典型電壓限制器的時(shí)序分辨率為幾ps，電壓靈敏度約為30mV（圖4）。

圖4：帶采樣“點(diǎn)”的眼圖，包括采樣器水平時(shí)序分辨率和垂直電壓靈敏度。眼圖由Teledyne LeCroy提供，灰色采樣“點(diǎn)”由Ransom Stephens繪制。

模板誤差比

Miller博士將模板誤差比（MER）定義為：單位間隔寬度內(nèi)單個(gè)位的波形進(jìn)入模板的次數(shù)與傳輸?shù)目偽粩?shù)之比（圖5）。由于單個(gè)位的波形可能引起很多次模板觸碰但只有一個(gè)模板誤差，所以MER與模板觸碰數(shù)不同。

圖5：模板測試有很多次“觸碰”，但僅有兩個(gè)“模板誤差”。眼圖由Teledyne LeCroy提供，綠色模板和紅色模板誤差由Ransom Stephens繪制。

我們可以將MER看作是真正的邏輯解碼器會(huì)得到的BER，其時(shí)序分辨率和電壓靈敏度由模板區(qū)域定義。

為了將BER輪廓與MER相關(guān)聯(lián)，Miller博士研究了四種情況。首先，在從眼圖中心垂直往上到1E-4 BER輪廓的時(shí)間坐標(biāo)上，模板較薄。該模板對應(yīng)一個(gè)采樣器，其零（即，完美）時(shí)序分辨率和電壓靈敏度是由從眼圖中心到1E-4輪廓的電壓擺動(dòng)決定的。在這種特殊情況下，BER與MER大致相同。

其次，將該模板向下延伸，使其從BER = 1E-4輪廓底部到頂部基本上成為一個(gè)垂直薄矩形。對于該模板，MER = 2E-4，是BER輪廓值的兩倍。在模板頂部，1被誤認(rèn)為0，在模板底部，0被誤認(rèn)為1；通過大量取樣，我們得到的誤差是1E-4輪廓頂部或底部理想采樣點(diǎn)的兩倍。

在第三個(gè)實(shí)驗(yàn)中，將模板旋轉(zhuǎn)90度。這本質(zhì)上是一個(gè)具有完美電壓靈敏度的采樣器，但其時(shí)序分辨率水平穿過BER = 1E-4輪廓。因?yàn)轭愃频脑颍搶?shí)驗(yàn)也得出了MER = 2E-4。

到目前為止，我們所做的只是測量一些簡單的情況，顯示了非零時(shí)序分辨率和電壓靈敏度如何導(dǎo)致實(shí)際采樣器的BER大于或等于相關(guān)的BER輪廓。

在第四個(gè)測試中，Miller博士定義了一個(gè)與BER = 1E-4輪廓一致的模板，模板由BER = 1E-4輪廓包圍的閉合曲線定義。他測量的結(jié)果是MER = 6.27E-4。除了單個(gè)位誤差的不相關(guān)程度，6.27這個(gè)因數(shù)不太可能表達(dá)其它任何含義。

讓我們重新考慮一下如何將良好的舊模板測試與系統(tǒng)的BER性能聯(lián)系起來。假設(shè)我們有一組通過相同模板測試的接收器，Miller博士總結(jié)說，沒有明顯可用的方法可以使用模板測試來預(yù)測最大BER性能，從本質(zhì)上驗(yàn)證最近發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)從模板測試轉(zhuǎn)向針對BER定義的眼高（EH）和眼寬（EW）測量的有效性。

Miller說，“模板測試更復(fù)雜，并且就其常見形式來說，可能并非決定通道性能（例如有效BER）的真正客觀標(biāo)準(zhǔn)。垂直和水平薄模板實(shí)驗(yàn)表明，針對BER，眼高和眼寬概念可能是更好的度量標(biāo)準(zhǔn)。”